复杂地质条件下岩土工程勘察实践探讨

尹永川

（天水建筑设计院，甘肃 天水 741000）

0 引言

岩土工程勘察属于工程建设的第一环节，也是工程设计的基础。对于勘察方而言，必须准确评价分析工程地质条件，从而确保勘察质量。为此，在项目施工前施工人员需要充分勘察项目情况，掌握施工现场的地质特性与环境条件，以便结合工程实际确定合理的施工方案，尽量保障工程施工质量。我国国土面积辽阔，地质条件颇为复杂，这在一定程度上增大了岩土工程勘察的难度，复杂的地质条件往往会影响勘察信息的准确性。为此，有必要对复杂地质条件下的岩土工程勘察技术与要点进行研究，以期提高复杂地质条件下岩土工程勘察质量。

1 开展岩土工程勘察工作的重要价值

1.1 了解施工现场的水文地质状况

在正式施工前，调查研究场地周边区域的水文地质条件，充分评估区域附近的水文地质状况是否会给工程建设带来影响以及影响程度如何。这样可以为项目建设提供有效的参考，也便于为评估项目建设的可行性提供依据。

1.2 了解施工周边的地质构造

工程项目的稳定性与适宜性在一定程度上受到了建筑场地区域与场地地质构造的影响。岩土工程勘察工作可以搜集场地周边的地质构造信息，从而判断场地与周边是否存在活动断层与断裂带，以及与施工场地相距多远，是否需要避让以及是否符合避让距离要求。根据相关规定，同一单体建筑一定不能跨越活断层，否则将导致严重的人财损失。

1.3 搜集场地地层结构信息

岩土工程勘察通过对现场区域的地形地貌进行分析，调查不同土层的物理力学性质，判断地基土强度以及变形是否符合相关标准，地基土有没有液化与湿陷，有无软弱夹层，并分析岩层的破碎程度与风化程度。在此基础上获得施工区域的地质变化信息，从而为工程施工提供有力的参考依据。

1.4 确定岩土施工是否可行

岩土工程勘察工作通过搜集工程建设区域的相关岩土参数，然后结合施工的其他要求，为项目施工的可行性评价提供有效参考依据，有助于减少不良影响的发生［1］。在施工前期与施工过程中开展岩土工程勘察工作，能够更充分掌握现场区域附近的相关影响因素与可能的地质灾害情况，这样在建设初期可采取一些应对方案，尽量防范相关影响因素的出现，确保项目建设的顺利进行。

2 复杂地质条件下岩土工程勘察的常用技术

2.1 地质测绘技术

岩土地质测绘的目的主要是调查所在区域的岩土地形特点，评估这一地区的地形特征、地貌特征以及地层组成、地质构造等情况，判断是否有不良地质作用存在。通过地质测绘作业可以了解区域内的岩土的成分、性质、形成年代等等，也能鉴定岩土层的风化情况。

2.2 岩层钻探技术

利用机械设备、人力的作用冲击凿碎或旋转切割岩石，获得岩芯，便于工作人员分析岩层性质、岩体风化以及地质构造。利用从钻孔中取得的岩样与水样，开展有关试验，常见的有水文地质与灌浆试验、工程地质试验、长期观测工作与地应力测量等。与物探技术相比，钻探勘探的精度更好，勘探效果更直观。目前，在钻探时常借助 DPP-100 型车装钻机，或选择 30 型台式钻机。钻探作业时选择回转钻进的方式，并用泥浆护壁，全部采芯。对于砂土层要求岩芯采取率高于 75 %，对于黏性土要求岩芯采取率高于 90 %；同时，要全面仔细描述不同土层的宏观特征，全面记录下不同土层的水平与垂直方向存在的变化，这样才能为进一步研究地层结构分布规律奠定基础，在采样不同深度土层的样本后需仔细研究，并明确复杂地质条件下岩土的有关参数。

2.3 室内试验

根据拟建现场环境中发现的岩土工程问题，确定相应的室内试验进行深入分析。通过室内试验来明确岩土有关物理力学指标，从而为后续的岩土工程评价提供有力的依据。物理性指标试验通常包括下列几种：测定土层的物理性质试验；颗粒分析试验以明确砂土的具体名称；压缩试验用于判断土的压缩性；水质分析试验用于对地下水化学类型进行判断［2］。

2.4 原位测试试验

在开展静力触探试验的过程中一般借助原装液压静力触探探头开展测试，由计算机将获得的数据进行分析与整理。选用标准落锤开展标准贯入试验，通过落锤自由落体法进行测试。在试验前需仔细清孔，确保锤击速率维持在 20 次/min［3］。此外，地基勘察工作中涉及的动力触探实质上也是一种原位测试方法，通过动力触探试验可以了解砂土、碎石类土、风化基岩的相关物理力学性质参数。

3 复杂地质条件下岩土工程勘察的案例分析

3.1 工程概况

项目为天水市第一中学麦积校区体育艺术中心，位于麦积区花牛镇峡口村东南部，长 110.0 m，宽 87.5 m，地上 3 层，无地下室，高 25.4 m，框架结构，呈矩形南北向摆布，总建筑面积 21 801.0 m2。建筑物基础型式和埋深待定。按照工程功能、规模和特征，本工程重要性等级为二级；场地复杂程度为三级（简单场地）；地基复杂程度等级为二级（中等复杂地基）。该项目岩土工程勘察等级划分为乙级。

3.2 勘察方法

现场勘察工作于 2014 年 7 月 18 日－7 月 30 日进行。外业勘探采用钻孔，结合超重型动力触探、标准贯入试验、人工探井采取原状土试样等工作方法进行。实际共完成勘探点 30 个，其中钻孔 11 个，深度 17.0～18.0 m；人工取样探井 6 口（与超重型动力触探试验孔相复合），深度 6.5～7.0 m；超重型动力触探试验孔 19 个，深度 15.9～18.1 m。采取原状土试样 18 件、扰动土试样 26 件，水试样 2 组。所采试样由我院土工试验室进行了土的物理力学指标测试、颗粒分析，水化学分析和地基土腐蚀性分析，于 2014 年 8 月 14 日提交出试验报告。具体完成的工作量统计如表 1 所示。

表1 勘探工作量统计表

本次勘察测量标高采用天水市城市建设坐标系中的绝对高程（黄海高程系）。勘探点标高测量采用 GPS 全球定位系统测量［4-6］。

3.3 勘察结果

3.3.1 土层结构分析

根据钻孔、探井岩芯编录、现场原位测试及室内土工试验成果，建筑场地地层在勘探深度范围内自上而下依次划分为素填土层①、粉质黏土层②（分粉质黏土层②1、粉质黏土层②2两个亚层）、圆砾层③。现将诸层分述如下。

1）素填土层①，分布于场地表层，为新近期人工分层回填碾压成因，厚度不均一，土质坚硬、密实，力学性质好。

2）粉质黏土层②，根据土质物理性能指标将该层分为粉质黏土②1、粉质黏土②2两个亚层。粉质黏土②1：具一定相变，硬塑-可塑-软塑，无湿陷性，属中-高等压缩性土；经处理该层可作为低层建筑浅基础的持力层，不宜作为多层、高层建筑物基础的持力层。粉质黏土②2，硬塑，厚度 1.5～3.7 m，含水率高，呈饱和状，土质均匀、密实，黏性高。该层土质属中-低等压缩性土，可作为低-多层建筑桩基础的持力层，不宜作为高层建筑物基础的持力层。

3）圆砾层③，层面埋深大，层位稳定，厚度大。该层土质较均匀，局部夹有砂土、含泥圆砾等小型透镜体，力学性质较圆砾差，属相对软弱夹层。该层力学性能好，中密-密实，是建筑物桩基础的良好持力层。

3.3.2 地基土的物理力学性质

根据室内土工试验结果，现场原位测试数据标准贯入试验锤击数统计如表 2 所示，超重型动力触探（N120）试验锤击数统计如表 3 所示。

表2 标准贯入试验锤击数统计表

表3 超重型动力触探（N120）试验锤击数统计表

3.3.3 地层承载力

根据原位测试及室内试验资料，结合邻近场地的经验数据，计算出素填土层①、粉质黏土层②、圆砾层③的承载力特征值和变形参数如表 4 所示；桩基础的承载力（设计估算参数）如表 5 所示。

表4 地层承载力和变形参数一览表

表5 桩基础的承载力参数一览表

勘探结果显示，场地土类型属中软场地土，场地类别属Ⅱ类。分布于场地内的圆砾层③中的饱和砂土以夹层、小型透镜体状零星分布，在地震烈度为 8 度时，不会发生震动液化。场地建筑抗震地段类别属可进行建设的一般地段。场地内及其周围无滑坡、崩塌、泥石流等影响场地稳定性的不良地质作用，宜于建筑。

3.4 基础方案建议

建议拟建天水市第一中学麦积校区体育艺术中心采用沉管灌注桩基础（摩擦端承桩），以圆砾层③为持力层，桩端全断面需穿透该层中分布的砂土、含泥圆砾夹层（透镜体），进入稳定圆砾层≥1.5 倍桩径。

4 结语

在工程地质勘察工作中水文地质勘察属于重中之重，主要是了解岩层的含水层厚度、地下水位置以及含水层特点等信息，用于评估水文地质问题。一旦出现水文地质问题将导致严重的危害。为此，应考虑有效的解决措施，建议利用先进技术开展地质调查，充分掌握地形地貌、地质情况，并制作专门的数据库系统，方便后续地质勘察工作的开展。同时，抓好对勘察从业人员的业务培训，不断提高工程地质勘察质量与效率，方能确保工程建设的有序展开。Q